KR101028661B1 - Three-dimensional image measuring apparatus and method thereof - Google Patents
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Abstract
측정 시간을 단축시킬 수 있는 3차원형상 측정장치 및 측정방법이 개시되어 있다. 3차원형상 측정장치는 m개의 투영부, 결상부 및 제어부를 포함한다. m개의 투영부는 각각 조명원 및 격자소자를 포함하며, 격자소자를 n번 이송시키면서 매 이송시마다 측정대상물로 격자무늬조명을 투영한다. 결상부는 측정대상물에서 반사되는 격자무늬영상을 n×m회 촬영한다. 제어부는 m개의 투영부 중에서 어느 하나의 투영부를 이용하여 격자무늬영상을 촬영하는 동안에, 적어도 하나의 다른 투영부의 격자소자가 이송되도록 제어한다. 이와 같이, 카메라 촬상과 격자 이송을 동시에 진행함으로써, 3차원형상의 측정 시간을 큰폭으로 단축시킬 수 있다.
Disclosed are a three-dimensional shape measuring apparatus and measuring method capable of shortening a measuring time. The three-dimensional shape measuring apparatus includes m projection units, an imaging unit, and a control unit. The m projections each include an illumination source and a lattice element, and the lattice elements are projected onto the measurement object every n times while transferring the lattice elements. The image forming unit photographs the lattice pattern reflected from the measurement object n × m times. The control unit controls the grid elements of at least one other projection unit to be transferred while photographing the grid pattern image using any one of the m projection units. As described above, by simultaneously performing camera imaging and lattice transfer, the measurement time of the three-dimensional shape can be greatly shortened.
Description
본 발명은 3차원형상 측정장치 및 측정방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 2개 이상의 투영부를 이용하여 측정대상물의 3차원형상을 측정하는 3차원형상 측정장치 및 측정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a three-dimensional shape measuring apparatus and a measuring method, and more particularly to a three-dimensional shape measuring apparatus and measuring method for measuring the three-dimensional shape of the measurement object using two or more projections.
일반적으로, 자유곡면형태의 3차원형상을 측정하는 기술은 접촉식과 비접촉식으로 구분될 수 있다. In general, techniques for measuring the three-dimensional shape of the free-form surface can be divided into contact and non-contact.
삼차원 측정기를 사용하여 접촉식으로 곡면상의 한 점씩 측정하여 전체 곡면형상을 측정하는 방식이 오래 전부터 널리 사용되어 왔으나, 이러한 방식은 측정시간이 과다하게 소용되는 단점이 있었다. The method of measuring the entire curved shape by measuring one point on the curved surface by using a three-dimensional measuring device has been widely used for a long time, but this method has a disadvantage of excessive use of the measurement time.
이러한 단점을 개선하기 위하여 비접촉 측정법이 연구되었으며, 특히, 대표적인 비접촉 측정법의 하나인 모아레 현상을 이용한 3차원 형상 측정법은 1970년 메도우스(Meadows)와 타카사키(Takasaki)에 의해 그림자식 모아레법이 처음 제안되었다. 이후, 요시노(Yoshino)는 측정영역을 확대할 수 있는 영사식 모아레법을 제안하여, 그림자식 모아레법의 단점이었던 측정에 사용되는 격자의 크기가 측정대상 물보다 커야하는 제한접과, 격자와 측정물 사이의 거리제한에 관한 문제를 해결하였다. 또한, 쿠자윈스카(Kujawinska)는 3차원 형상정보를 포함하는 모아레무늬 해석법으로 광간섭무늬해석에 사용되는 위상천이법을 적용함으로써 측정분해능이 괄목할만하게 향상되었고 무아레 무늬형태에 영향을 받지않는 측정이 가능하게 되었다.In order to remedy these shortcomings, the non-contact measuring method was studied. In particular, the three-dimensional shape measuring method using the moiré phenomenon, which is one of the representative non-contact measuring methods, was first adopted by the shadow moiré method by Meadows and Takasaki in 1970. Proposed. Afterwards, Yoshino proposed a projection moiré method that can enlarge the measurement area, and the lattice, the grating and the measurement that the size of the grating used for the measurement, which was the disadvantage of the shadow moiré method, should be larger than the object to be measured. The problem of limiting the distance between waters has been solved. In addition, Kujawinska is a moiré pattern analysis method that includes three-dimensional shape information. By applying the phase shift method used for optical interference pattern analysis, the measurement resolution is remarkably improved and the measurement is not affected by the moire pattern shape. This became possible.
최근에는 보다 정밀한 3차원형상의 측정을 위하여, 서로 다른 위치에 배치된 2개 이상의 투영부를 통해 측정대상물의 3차원형상을 측정하는 기술이 도입되고 있다.Recently, in order to measure a more precise three-dimensional shape, a technique of measuring a three-dimensional shape of a measurement object through two or more projection units disposed at different positions has been introduced.
도 1은 종래의 3차원형상 측정장치를 이용한 3차원형상 측정방법을 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 투영부를 2개 사용할 경우, 종래에는 제1 투영부를 통해 격자를 이송해가면서 복수의 영상들을 촬영한 후, 제2 투영부를 통해 격자를 이송해가면서 복수의 영상들을 촬영하는 방식으로 측정을 진행하였다. 1 is a view showing a three-dimensional shape measurement method using a conventional three-dimensional shape measurement apparatus. Referring to FIG. 1, when two projection units are used, conventionally, after photographing a plurality of images while transferring a grid through a first projection unit, a method of photographing a plurality of images while transferring a grid through a second projection unit The measurement was carried out.
그러나, 카메리 촬상 후 격자 이송이 이루어지는 구조로 인해 촬상 시간과 격자 이송 시간이 따로 필요하므로, 전체 측정 시간이 증가되며, 투영부의 개수가 증가할수록 측정 시간이 더욱 증가되는 문제가 발생된다.However, due to the structure in which the grid transfer is performed after the camera imaging, the imaging time and the grid transfer time are separately required, and thus the total measurement time increases, and as the number of projections increases, the measurement time increases.
따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 감안한 것으로써, 본 발명은 3차원형상의 측정 시간을 단축시킬 수 있는 3차원형상 측정장치를 제공한다.Accordingly, the present invention has been made in view of such a problem, and the present invention provides a three-dimensional shape measuring apparatus capable of shortening the measurement time of three-dimensional shape.
또한, 본 발명은 3차원형상의 측정 시간을 단축시킬 수 있는 3차원형상 측정 방법을 제공한다.The present invention also provides a three-dimensional shape measuring method that can shorten the measurement time of the three-dimensional shape.
본 발명의 일 특징에 따른 3차원형상 측정장치는 m개의 투영부, 결상부 및 제어부를 포함한다. 상기 m개의 투영부는 각각 조명원 및 격자소자를 포함하며, 상기 격자소자를 n번 이송시키면서 매 이송시마다 측정대상물로 격자무늬조명을 투영한다. 상기 결상부는 상기 측정대상물에서 반사되는 격자무늬영상을 n×m회 촬영한다. 상기 제어부는 상기 m개의 투영부 중에서 어느 하나의 투영부를 이용하여 상기 격자무늬영상을 촬영하는 동안에, 적어도 하나의 다른 투영부의 격자소자가 이송되도록 제어한다. 상기 n 및 m은 2 이상의 자연수이다. The three-dimensional shape measuring apparatus according to an aspect of the present invention includes m projections, an image forming unit, and a control unit. The m projections each include an illumination source and a grid element, and the grid pattern illumination is projected onto the measurement object every transfer while transferring the grid element n times. The image forming unit photographs a lattice pattern image reflected from the measurement object n × m times. The controller controls the grid elements of at least one other projection unit to be transferred while the grid pattern image is photographed using any one of the m projection units. N and m are two or more natural numbers.
일 실시예로, 상기 m이 2인 경우, 상기 제어부는 첫번째 투영부를 이용하여 상기 격자무늬영상을 1회 촬영하는 동안에 두번째 투영부의 상기 격자소자를 2π/n 만큼 이송시키며, 이어서 상기 두번째 투영부를 이용하여 상기 격자무늬영상을 1회 촬영하는 동안에 상기 첫번째 투영부의 상기 격자소자를 2π/n 만큼 이송시킨다.In an embodiment, when m is 2, the controller transfers the lattice elements of the second projection unit by 2π / n while photographing the grid pattern image once using the first projection unit, and then uses the second projection unit. The grid element is transferred by 2π / n while the grid pattern image is photographed once.
다른 실시예로, 상기 m이 3 이상인 경우, 상기 제어부는 첫번째 투영부로부터 m번째 투영부까지를 각각 한번씩 이용하여 상기 격자무늬영상을 m회 촬영함과 동시에, 상기 m회의 촬영 기간 중에서 자신이 촬영에 이용되고 있지 않은 투영부의 상기 격자소자를 비촬영 기간 동안에 2π/n 만큼 이송시킨다. 또한, 상기 제어부는 각각의 상기 투영부가 상기 격자무늬조명을 투영하는 시기에 앞서 적어도 2회의 촬영 기간 이전에 자신의 상기 격자소자를 이송시킬 수 있다.In another embodiment, when m is 3 or more, the controller photographs the grid pattern image m times by using each of the first projection unit to the mth projection unit once each and simultaneously photographs itself in the m shooting periods. The lattice elements of the projections that are not used at are transferred by 2π / n during the non-photography period. In addition, the control unit may transfer its own grid element prior to at least two photographing periods before each projection unit projects the grid pattern illumination.
상기 제어부는 상기 m개의 투영부 중 어느 하나의 투영부를 이용하여 상기 격자무늬영상을 촬영한 후, 바로 이어지는 다른 투영부를 이용한 촬영 기간에 상기 어느 하나의 투영부의 격자소자를 이송시킬 수 있다.The controller may photograph the grid pattern image using any one of the m projection units, and then transfer the grid elements of the one projection unit to a photographing period using another projection unit immediately following.
본 발명의 일 특징에 따른 3차원형상 측정방법에 따르면, 조명원 및 격자소자를 포함하는 m개의 투영부를 통해 상기 격자소자를 n번 이송시키면서 매 이송시마다 측정대상물로 격자무늬조명을 투영하여 상기 측정대상물에서 반사되는 격자무늬영상을 n×m회 촬영하여 3차원형상을 측정하는 방법에 있어서, 상기 m개의 투영부 중에서, 어느 하나의 투영부를 이용하여 상기 격자무늬영상을 촬영하는 동안에, 적어도 하나의 다른 투영부의 격자소자를 이송시킨다. 상기 n 및 m은 2 이상의 자연수이다. According to the three-dimensional shape measuring method according to an aspect of the present invention, while measuring the grid-patterned illumination to the measurement object every time the grid element is transferred n times through the m projections including the illumination source and the grid element the measurement A method of measuring a three-dimensional shape by photographing a lattice pattern reflected from an object n × m times, wherein the lattice image is photographed by using any one of the m projection parts. The grid element of another projection part is conveyed. N and m are two or more natural numbers.
상기 m이 2인 경우, 첫번째 투영부를 이용하여 상기 격자무늬영상을 1회 촬영하는 동안에 두번째 투영부의 상기 격자소자를 2π/n 만큼 이송시키고, 이어서 상기 두번째 투영부를 이용하여 상기 격자무늬영상을 1회 촬영하는 동안에 상기 첫번째 투영부의 상기 격자소자를 2π/n 만큼 이송시킬 수 있다. When m is 2, the grid element is transferred by 2π / n during the second projection unit by photographing the grid pattern image once using the first projection unit, and then the grid pattern image is transferred once using the second projection unit. The grating element of the first projection part may be transferred by 2π / n during the imaging.
상기 m이 3 이상인 경우, 첫번째 투영부로부터 m번째 투영부까지를 각각 한번씩 이용하여 상기 격자무늬영상을 m회 촬영함과 동시에, 상기 m회의 촬영 기간 중에서 자신이 촬영에 이용되고 있지 않은 투영부의 상기 격자소자를 비촬영 기간 동안에 2π/n 만큼 이송시킬 수 있다. 이때, 각각의 상기 투영부가 상기 격자무늬조명을 투영하는 시기에 앞서 적어도 2회의 촬영 기간 이전에 자신의 상기 격자소자를 이송시킬 수 있다. When m is 3 or more, the grid pattern image is photographed m times by using the first projection unit to the mth projection unit once each, and the projection unit which is not used for photographing during the m shooting periods. The grating element can be transferred by 2π / n during the non-photography period. At this time, each projection unit may transfer its own grid element before at least two photographing periods before the projection of the grid pattern illumination.
상기 m개의 투영부 중 어느 하나의 투영부를 이용하여 상기 격자무늬영상을 촬영한 후, 바로 이어지는 다른 투영부를 이용한 촬영 기간에 상기 어느 하나의 투영부의 격자소자를 이송시킬 수 있다.After photographing the grid pattern image using any one of the m projection units, the grid element of any one of the projection units may be transferred during a photographing period using another projection unit immediately following.
이와 같은 3차원형상 측정장치 및 측정방법에 따르면, 카메라 촬상과 격자 이송을 동시에 진행함으로써, 3차원형상의 측정 시간을 큰폭으로 단축시킬 수 있다. 또한, 측정 시간의 단축으로 인해 카메라의 촬상 시간을 필요한 만큼 증가시킬 수 있어 촬상에 필요한 광량의 확보가 가능해질 수 있다.According to such a three-dimensional shape measuring apparatus and a measuring method, the measurement time of a three-dimensional shape can be significantly shortened by simultaneously carrying out camera imaging and grid transfer. In addition, due to the shortening of the measurement time, the imaging time of the camera may be increased as needed, thereby ensuring the amount of light required for imaging.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.As the inventive concept allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to the specific disclosed form, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다. The terms first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다 르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "having" are intended to indicate that there is a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof described in the specification, and that one or more other features It should be understood that it does not exclude in advance the possibility of the presence or addition of numbers, steps, actions, components, parts or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the relevant art and are to be interpreted as ideal or overly formal in meaning unless explicitly defined in the present application Do not.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원형상 측정장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.2 is a view schematically showing a three-dimensional shape measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원형상 측정장치(100)는 m개의 투영부(110), 결상부(120) 및 제어부(130)를 포함한다. 여기서, m은 2 이상의 자연수이다. Referring to FIG. 2, the apparatus for measuring a three dimensional shape according to an exemplary embodiment of the present invention includes m projection units 110, an
m개의 투영부(110)는 각각 워크 스테이지(140)에 고정된 측정대상물(150)에 격자무늬조명을 투영시킨다. 다수의 투영부(110)는 측정대상물(150)의 법선에 대하여 일정한 각도로 기울어진 격자무늬조명을 조사하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 3차원형상 측정장치(100)는 2개, 3개, 4개 또는 6개의 투영부(110)를 포함할 수 있으며, 다수의 투영부(110)는 측정대상물(150)의 법선에 대하여 대칭적으로 배치될 수 있다. The m projection units 110 project the grid pattern illumination onto the
각각의 투영부(110)는 조명원(111) 및 격자소자(112)를 포함한다. 또한, 각각의 투영부(110)는 투영 렌즈부(113)를 더 포함할 수 있다. 조명원(111)은 측정대상물(150)을 향하여 광을 조사한다. 격자소자(112)는 조명원(111)에서 조사된 광을 격자무늬에 따른 격자무늬조명으로 변환시킨다. 격자소자(112)는 위상천이된 격자무늬조명을 발생시키기 위해 엑추에이터 등의 격자이송기구(미도시)를 통해 2π/n 만큼씩 n번 이송된다. 여기서, n은 2 이상의 자연수이다. 투영 렌즈부(113)는 격자소자(112)에 의해 생성된 격자무늬조명을 측정대상물(150)에 투영시킨다. 투영 렌즈부(113)는 예를 들어, 다수의 렌즈 조합으로 형성될 수 있으며, 격자소자(112)를 통해 형성된 격자무늬조명을 포커싱하여 측정대상물(150)에 투영시킨다. 따라서, 각각의 투영부(110)는 격자소자(112)를 n번 이송시키면서 매 이송시마다 측정대상물(150)로 격자무늬조명을 투영한다.Each projection unit 110 includes an
결상부(120)는 측정대상물(150)에 투영된 격자무늬조명에 의해 측정대상물(150)에서 반사되는 격자무늬영상을 촬영한다. 3차원형상 측정장치(100)가 m개의 투영부(110)를 포함하고, 각 투영부(110)에서 n번의 촬영을 진행하여야 하므로, 결상부(120)는 n×m회의 촬영을 진행하게 된다. 결상부(120)는 격자무늬영상의 촬영을 위하여, 카메라(121) 및 결상 렌즈부(122)를 포함할 수 있다. 카메라(121)는 CCD 또는 CMOS 카메라를 사용할 수 있다. 따라서, 측정대상물(150)에서 반사된 격자무늬영상은 결상 렌즈부(122)를 거쳐 카메라(121)에 의해 촬영된다.The
제어부(130)는 3차원형상 측정장치(100)에 포함된 구성요소들의 동작을 전체적으로 제어한다. 제어부(130)는 격자소자(112)를 n번 이송시키면서 매 이송시마다 측정대상물(150)로 격자무늬조명을 투영하도록 투영부(110)를 제어한다. 또한, 제어부(130)는 측정대상물(150)에서 반사되는 격자무늬영상을 촬영하도록 결상부(120)를 제어한다. The
특히, 3차원형상 측정장치(100)의 전체적인 측정시간을 감소시키기 위하여, 제어부(130)는 m개의 투영부(110) 중에서, 어느 하나의 투영부(130)를 이용하여 격자무늬영상을 촬영하는 동안에, 적어도 하나의 다른 투영부(110)의 격자소자(112)가 이송되도록 제어한다. 바람직하게, 제어부(130)는 m개의 투영부(110) 중에서 어느 하나의 투영부(110)를 이용하여 격자무늬영상을 촬영한 후, 바로 이어지는 다른 투영부(110)를 이용한 촬영 기간에 상기 어느 하나의 투영부(110)의 격자소자(112)를 2π/n 만큼 이송시킬 수 있다.In particular, in order to reduce the overall measurement time of the three-dimensional
도 3은 2개의 투영부를 포함하는 3차원형상 측정장치의 구동방법을 나타낸 도면이다.3 is a view showing a driving method of a three-dimensional shape measuring apparatus including two projections.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원형상 측정장치(100)는 2개의 투영부(110) 즉, 제1 투영부(110a) 및 제2 투영부(110b)를 포함한 다. 2 and 3, the three-dimensional
제어부(130)는 첫번째 투영부 즉, 제1 투영부(110a)를 이용하여 격자무늬영상1을 1회 촬영하는 기간 동안에, 두번째 투영부 즉, 제2 투영부(110b)의 격자소자(112)를 2π/n의 위상에 대응되는 길이 만큼 이송시킨다. 이어서, 제어부(130)는 제2 투영부(110b)를 이용하여 격자무늬영상2를 1회 촬영하는 기간 동안에, 제1 투영부(110a)의 격자소자(112)를 2π/n의 위상에 대응되는 길이 만큼 이송시킨다. 즉, 제어부(130)는 제1 투영부(110a)를 이용하여 격자무늬영상1을 촬영한 후, 바로 이어지는 제2 투영부(110b)를 이용한 촬영 기간에 제1 투영부(110a)의 격자소자(112)를 이송시킨다. 이어서, 제어부(130)는 제1 투영부(110a) 및 제2 투영부(110b)를 통해 상기와 같은 과정을 여러번 반복하여, 격자무늬영상3에서 격자무늬영상8까지의 촬영을 진행하도록 제어한다. The
이후, 제어부(130)는 제1 투영부(110a)를 이용하여 촬영된 격자무늬영상1, 3, 5 및 7을 합성하여 제1 위상정보를 획득하고, 제2 투영부(110b)를 이용하여 촬영된 격자무늬영상2, 4, 6 및 8을 합성하여 제2 위상정보를 획득한 후, 상기 제1 위상정보 및 제2 위상정보를 이용하여 측정대상물(150)의 3차원형상을 측정한다.Thereafter, the
이와 같이, 카메라 촬상과 격자 이송을 동시에 진행하게 되면, 도 1에 도시된 방식에 비하여 측정 시간을 큰폭으로 단축시킬 수 있다. 또한, 측정 시간의 단축으로 인해 카메라의 촬상 시간을 필요한 만큼 증가시킬 수 있어 촬상에 필요한 광량의 확보가 가능해질 수 있다.As described above, when the camera imaging and the lattice transfer are performed simultaneously, the measurement time can be significantly shortened as compared with the method shown in FIG. 1. In addition, due to the shortening of the measurement time, the imaging time of the camera may be increased as needed, thereby ensuring the amount of light required for imaging.
도 3에서는, 각 투영부(110)를 통해 4번의 촬영을 진행하는 4-버킷(bucket) 방식을 예로 들어 설명하였으나, 이 외에도 3-버킷 등의 다양한 버킷 방식에도 상기한 구동 방식이 적용될 수 있다.In FIG. 3, a four-bucket method of photographing four times through each projection unit 110 has been described as an example. However, the driving method described above may be applied to various buckets such as a three-bucket. .
한편, 3차원형상 측정장치(100)가 3개 이상의 투영부(110)를 포함할 경우, 제어부(130)는 첫번째 투영부로부터 마지막번째 투영부, 즉 m번째 투영부까지를 각각 한번씩 이용하여 격자무늬영상을 m회 촬영함과 동시에, 상기 m회의 촬영 기간 중에서 자신이 촬영에 이용되고 있지 않은 투영부의 격자소자를 비촬영 기간 동안에 2π/n 만큼 이송시킨다. 예를 들어, 3차원형상 측정장치가 3개의 투영부를 포함하는 경우의 구동 방법을 도 4를 참조하여 설명한다.On the other hand, when the three-dimensional
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원형상 측정장치의 구동방법을 나타낸 도면이다.4 is a view showing a method of driving a three-dimensional shape measuring apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 3차원형상 측정장치는 3개의 투영부 즉, 제1 투영부, 제2 투영부 및 제3 투영부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 측정대상물을 중심으로 120도씩 떨어지도록 배치된다.Referring to FIG. 4, the three-dimensional shape measuring apparatus may include three projection units, that is, a first projection unit, a second projection unit, and a third projection unit. For example, it is arranged to be separated by 120 degrees around the measurement object.
3개의 투영부 중에서 첫번째 투영부 즉, 제1 투영부를 이용하여 격자무늬영상1을 촬영하는 기간 동안에, 나머지 투영부들 중의 어느 하나, 예를 들어, 제3 투영부의 격자소자를 2π/n의 위상에 대응되는 길이 만큼 이송시킨다. 이후, 두번째 투영부 즉, 제2 투영부를 이용하여 격자무늬영상2를 촬영하는 기간 동안에, 나머지 투영부들 중의 어느 하나, 예를 들어, 제1 투영부의 격자소자를 2π/n의 위상에 대응되는 길이 만큼 이송시킨다. 이후, 제3 투영부를 이용하여 격자무늬영상3을 촬영하는 기간 동안에, 나머지 투영부들 중의 어느 하나, 예를 들어, 제2 투영부의 격자소자를 2π/n의 위상에 대응되는 길이 만큼 이송시킨다. 이후, 제1 투영부, 제2 투영부 및 제3 투영부를 이용하여 상기와 같은 과정을 여러번 반복하여, 격자무늬영상4에서 격자무늬영상12까지의 촬영을 진행한다.During the period in which the grid-shaped image 1 is photographed using the first projection unit, that is, the first projection unit among the three projection units, one of the remaining projection units, for example, the lattice element of the third projection unit is in phase of 2π / n. Transfer it by the corresponding length. Subsequently, during the period in which the grid pattern image 2 is photographed using the second projection unit, that is, the second projection unit, one of the remaining projection units, for example, a length corresponding to a phase of 2π / n of the grid element of the first projection unit Transfer as much as possible. Thereafter, during the photographing period of the grid pattern image 3 using the third projection unit, one of the remaining projection units, for example, the grid element of the second projection unit is transferred by a length corresponding to a phase of 2π / n. Subsequently, the above process is repeated several times using the first projection unit, the second projection unit, and the third projection unit, and imaging of the grid pattern image 4 to the grid pattern image 12 is performed.
한편, 영상 촬영 시간의 단축으로 인하여 격자소자의 이송 시간이 상대적으로 길어질 수 있다. 예를 들어, 영상 촬상 시간이 약 5ms이고, 격자소자의 이송 시간이 약 7ms일 경우, 격자소자의 이송 시간이 영상 촬상 시간에 비하여 약 2ms 정도 길어지게 된다. 이럴 경우, 격자소자의 이송이 1회의 영상 촬영 기간 내에 이루어질 수 없게 되므로, 격자소자의 이송은 2회의 영상 촬영 기간에 걸쳐 이루어지게 된다. 따라서, 각각의 투영부는 격자무늬조명을 투영하는 시기에 앞서 적어도 2회의 영상 촬상 기간 이전에 자신의 격자소자를 이송시키는 것이 바람직하다. 예를 들어, 제1 투영부는 격자무늬영상4를 촬영하기에 앞서 격자무늬영상2와 격자무늬영상3을 촬영하는 2회의 영상 촬영 기간에 걸쳐 격자소자를 이송하는 것이 바람직하다. 이를 위해, 각각의 투영부는 격자무늬영상을 촬영한 후, 바로 이어서 자신의 격자소자를 이송하는 것이 바람직하다.On the other hand, the transfer time of the grating element may be relatively long due to the shortening of the image photographing time. For example, when the image pickup time is about 5 ms and the transfer time of the grid element is about 7 ms, the transfer time of the grid element is about 2 ms longer than the image pickup time. In this case, since the transfer of the grating element cannot be made within one image capturing period, the transfer of the grating element is made over two image capturing periods. Therefore, it is preferable that each projection unit transfer its own grid element before at least two image pickup periods before the projection of the grid pattern lighting. For example, the first projection unit preferably transfers the grid element over two image capturing periods in which the grid pattern image 2 and the grid pattern image 3 are photographed before the grid pattern image 4 is photographed. To this end, it is preferable that each projection unit transfers its own grid element immediately after photographing the grid pattern image.
격자무늬영상1에서 격자무늬영상12까지의 촬영이 완료된 후, 제1 투영부를 이용하여 촬영된 격자무늬영상1, 4, 7, 10을 합성하여 제1 위상정보를 획득하고, 제2 투영부를 이용하여 촬영한 격자무늬영상2, 5, 8, 11을 합성하여 제2 위상정보를 획득하고, 제3 투영부를 이용하여 촬영된 격자무늬영상3, 6, 9, 12를 합성하여 제3 위상정보를 획득한 후, 상기 제1 위상정보, 제2 위상정보 및 제3 위상정보를 이용하여 측정대상물의 3차원형상을 측정한다.After the photographing of the grid pattern image 1 to the grid pattern image 12 is completed, the grid pattern images 1, 4, 7 and 10 photographed using the first projection unit are synthesized to obtain first phase information, and the second projection unit is used. Second phase information by synthesizing the grid pattern images 2, 5, 8, and 11 photographed using the third projection unit, and synthesizing the third phase information by synthesizing the grid pattern images 3, 6, 9, and 12 photographed using the third projection unit. After the acquisition, the three-dimensional shape of the measurement object is measured using the first phase information, the second phase information, and the third phase information.
도 4에서는, 각 투영부를 통해 4번의 촬영을 진행하는 4-버킷(bucket) 방식을 예로 들어 설명하였으나, 이 외에도 3-버킷 등의 다양한 버킷 방식에도 상기한 구동 방식이 적용될 수 있다. 또한, 도 4에 도시된 구동 방식은 4개 이상의 투영부를 포함하는 3차원형상 측정장치에도 적용될 수 있다. In FIG. 4, a four-bucket method of photographing four times through each projection unit has been described as an example. However, the driving method may also be applied to various buckets such as a three-bucket. In addition, the driving method illustrated in FIG. 4 may be applied to a three-dimensional shape measuring apparatus including four or more projection units.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이다. 따라서, 전술한 설명 및 아래의 도면은 본 발명의 기술사상을 한정하는 것이 아닌 본 발명을 예시하는 것으로 해석되어져야 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical and exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, the above description and the drawings below should be construed as illustrating the present invention, not limiting the technical spirit of the present invention.
도 1은 종래의 3차원형상 측정장치를 이용한 3차원형상 측정방법을 나타낸 도면이다.1 is a view showing a three-dimensional shape measurement method using a conventional three-dimensional shape measurement apparatus.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원형상 측정장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.2 is a view schematically showing a three-dimensional shape measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 3은 2개의 투영부를 포함하는 3차원형상 측정장치의 구동방법을 나타낸 도면이다.3 is a view showing a driving method of a three-dimensional shape measuring apparatus including two projections.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원형상 측정장치의 구동방법을 나타낸 도면이다.4 is a view showing a method of driving a three-dimensional shape measuring apparatus according to another embodiment of the present invention.
<주요 도면번호에 대한 간단한 설명><Short Description of Main Drawing Numbers>
100: 3차원형상 측정장치 110: 투영부100: three-dimensional shape measuring device 110: projection unit
111: 조명원 112: 격자소자111: lighting source 112: grid element
113: 투영 렌즈부 120: 결상부113: projection lens portion 120: the image forming portion
121: 카메라 122: 결상 렌즈부121: camera 122: imaging lens portion
130: 제어부 140: 워크 스테이지130: control unit 140: work stage
150: 측정대상물150: measuring object
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